JP2008081367A - Method and apparatus for manufacturing single crystal - Google Patents

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尚 松村
Osamu Nakamura
修 中村
Takeshi Ito
伊藤  猛
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for manufacturing a single crystal which have excellent controllability of a single crystal composition, and can be easily maintained, and by which a single crystal having a high quality can be produced at a low cost and efficiently by a simple apparatus construction, in pulling of a single crystal of an oxide such as LiNbO<SB>3</SB>, Y<SB>3</SB>Al<SB>5</SB>O<SB>12</SB>, Lu<SB>2</SB>SiO<SB>5</SB>, Gd<SB>2</SB>SiO<SB>5</SB>, YVO<SB>4</SB>or the like and of a semiconductor such as Si, GaAs or the like. <P>SOLUTION: The method comprises using a doubly-structured crucible that is comprised of an inner crucible 1 having holes 1a formed in the side wall and an outer crucible 2, charging raw material melts 4, 5 that have different compositions into the inner crucible 1 and the outer crucible 2, respectively, separating the raw material melt 4 in the inner crucible 1 and the raw material melt 5 in the outer crucible 2 by maintaining the holes 1a at a position higher than the liquid level of the raw material melt 5 in the outer crucible 2, and after the pulling of a single crystal 6 has been started performing the control of the composition of the raw material melt 4 in the inner crucible 1 by flowing the raw material melt 5 in the outer crucible 2 into the inner crucible 1 by lowering the holes 1a to a position lower than the liquid level of raw material melt 5 in the outer crucible 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、チョクラルスキー法(CZ法)による単結晶引上げにおいて、LiNbO3、Y3Al512、Lu2SiO5、Gd2SiO5、YVO4(以下、それぞれ、LN、YAG、LSO、GSO、YVOと略記する。)等の酸化物、Si、GaAs等の半導体等の種々の単結晶の育成に好適な二重ルツボ法による単結晶の製造方法および製造装置に関する。 In the single crystal pulling method according to the Czochralski method (CZ method), the present invention provides LiNbO 3 , Y 3 Al 5 O 12 , Lu 2 SiO 5 , Gd 2 SiO 5 , YVO 4 (hereinafter referred to as LN, YAG, LSO, respectively). , GSO, YVO, etc.) and a single crystal manufacturing method and manufacturing apparatus by a double crucible method suitable for growing various single crystals such as semiconductors such as Si and GaAs.

通常の単一ルツボによるCZ法におけるシリコン単結晶の育成においては、単結晶の成長につれて、ルツボ内の原料融液が減少し、それに伴い、単結晶中のドーパント濃度が上昇する。すなわち、シリコン単結晶は、その成長方向において性質が変動する。結晶が大きくなるほど、成長方向におけるドーパントの偏析が大きくなり、有効単結晶化率が低下する。   In the growth of a silicon single crystal in a normal CZ method using a single crucible, the raw material melt in the crucible decreases as the single crystal grows, and the dopant concentration in the single crystal increases accordingly. That is, the properties of the silicon single crystal vary in the growth direction. The larger the crystal, the larger the dopant segregation in the growth direction, and the lower the effective single crystallization rate.

また、LSO:Ce単結晶は、優れたシンチレータ材料であるが、成長する単結晶と原料融液との間のCeイオンの分配係数が0.2と小さいことから、CZ法により引き上げられた単結晶のCe濃度は、初期においては低く、引き上げの進行に伴い増加し、同一の単結晶内でのばらつきが大きい。
しかも、LSO:Ce単結晶の融点は2150℃と非常に高いため、単一ルツボによるCZ法においては、上記のようなCe濃度の不均一性を改善することは困難であった。
LSO: Ce single crystal is an excellent scintillator material. However, since the Ce ion distribution coefficient between the growing single crystal and the raw material melt is as small as 0.2, the single crystal pulled by the CZ method is used. The Ce concentration of the crystal is low in the initial stage, increases with the progress of pulling, and has a large variation within the same single crystal.
Moreover, since the melting point of the LSO: Ce single crystal is very high at 2150 ° C., it has been difficult to improve the above-described non-uniformity of Ce concentration in the CZ method using a single crucible.

また、LN単結晶についても、組成の均質性の高い単結晶を得るために、結晶と融液が同じ組成で平衡共存する一致溶融(コングルエント)組成であるLi2O/(Nb25+Li2O)のモル分率が0.485である融液からCZ法により引き上げる等の工夫がなされていたが、組成の均質性の高い単結晶を得ることは難しかった。 Also, for LN single crystals, in order to obtain a single crystal with high composition homogeneity, Li 2 O / (Nb 2 O 5 + Li, which is a congruent melting (congruent) composition in which the crystal and the melt are in equilibrium and coexist in the same composition. Although attempts have been made to pull it up from the melt having a mole fraction of 2 O) of 0.485 by the CZ method, it has been difficult to obtain a single crystal with high compositional homogeneity.

このため、上記のような不純物組成や主成分組成の制御を目的として、例えば、特許文献1等に記載されているような二重ルツボを用いた単結晶引き上げ、いわゆる、二重ルツボ法が、従来から利用されている。
従来の二重ルツボ法のための一般的な単結晶製造装置の一例を図6に示す。図6に示す二重ルツボは、ルツボ12内に、側面に孔11aが形成された円筒状の仕切り部材11を設けることによって、単結晶16が引き上げられる原料融液14が充填されている内ルツボ部と、原料を融解する外ルツボ部とに区分されたものである。
この二重ルツボにおいては、単結晶の成長により消費された原料融液と同量の原料粉末15を、外部の原料供給機構17から外ルツボ部に連続して供給し、ヒータ17により融解し、内ルツボ部の原料融液14の組成変動の抑制を図るものである。
For this reason, for the purpose of controlling the impurity composition and the main component composition as described above, for example, a single crystal pulling using a double crucible as described in Patent Document 1 or the like, a so-called double crucible method, Conventionally used.
An example of a general single crystal manufacturing apparatus for the conventional double crucible method is shown in FIG. The double crucible shown in FIG. 6 has an inner crucible filled with a raw material melt 14 in which a single crystal 16 is pulled up by providing a cylindrical partition member 11 having a hole 11a formed in a side surface in a crucible 12. And an outer crucible part for melting the raw material.
In this double crucible, the same amount of raw material powder 15 as the raw material melt consumed by the growth of the single crystal is continuously supplied from the external raw material supply mechanism 17 to the outer crucible part, and melted by the heater 17. The composition fluctuation of the raw material melt 14 in the inner crucible portion is suppressed.

また、例えば、特許文献2には、原料を粉末で供給せずに、予め融液状態としてから、単結晶引き上げを行う二重ルツボ法が開示されている。
このような二重ルツボ法による単結晶製造装置を図7に示す。図7に示す二重ルツボは、内ルツボと外ルツボとが分離した構成からなり、底面から外部に連通する連通管21aが設けられた内ルツボ21が、外ルツボ22内に配置されたものである。
この二重ルツボにおいては、単結晶23の成長につれて減少する内ルツボ21内の原料融液24を、前記流通管21aを通じて供給される外ルツボ22内の原料融液25により補充する。このとき、流通管21aの外ルツボ22内にある開口部と外ルツボ22内の原料融液25の液面高さを調節することにより、内ルツボ21内への原料融液の流通を制御し、その原料融液組成の調整を図るものである。
米国特許第2,892,739号公報 特開平5−148077号公報
Further, for example, Patent Document 2 discloses a double crucible method in which a raw material is not supplied as a powder, but in a molten state in advance, and a single crystal is pulled.
FIG. 7 shows an apparatus for producing a single crystal by such a double crucible method. The double crucible shown in FIG. 7 has a configuration in which an inner crucible and an outer crucible are separated, and an inner crucible 21 provided with a communication pipe 21 a communicating from the bottom to the outside is disposed in an outer crucible 22. is there.
In this double crucible, the raw material melt 24 in the inner crucible 21 that decreases as the single crystal 23 grows is replenished with the raw material melt 25 in the outer crucible 22 supplied through the flow pipe 21a. At this time, the flow of the raw material melt into the inner crucible 21 is controlled by adjusting the opening in the outer crucible 22 of the distribution pipe 21 a and the liquid surface height of the raw material melt 25 in the outer crucible 22. The raw material melt composition is adjusted.
U.S. Pat. No. 2,892,739 Japanese Patent Laid-Open No. 5-148077

しかしながら、上記特許文献1に記載されているような二重ルツボは、原料を粉末で供給することから、別途、原料供給機構や原料粉末を均一に融解するための撹拌手段等を設ける必要があり、装置構造が複雑となり、コストアップや操作困難性等の課題を有するものであった。
また、原料供給機構や供給管から不純物が混入し、単結晶の結晶特性を低下させるおそれもある。
However, since the double crucible described in Patent Document 1 supplies the raw material as powder, it is necessary to provide a raw material supply mechanism, a stirring means for uniformly melting the raw material powder, and the like. The apparatus structure is complicated, and there are problems such as increased costs and difficulty in operation.
In addition, impurities may be mixed in from the raw material supply mechanism or the supply pipe, which may deteriorate the crystal characteristics of the single crystal.

また、一般に、引き上げが困難な単結晶ほど、成長速度を遅く、かつ、結晶径を小さくする必要があり、単位時間当たりの結晶成長量が小さく、それに応じて、原料粉末の粒径を適度に調節し、その供給速度を遅くしなければならない。
しかしながら、前記原料粉末は、加熱により生じる気流により、舞い上がったり、ルツボ内に確実に落下せず、その落下位置で結晶が析出したりする等、原料の融解および融液の均質化が十分になされず、成長する単結晶の品質の不均一化を招くという課題も有していた。
In general, a single crystal that is difficult to pull up needs to have a slower growth rate and a smaller crystal diameter, and the amount of crystal growth per unit time is small. It must be adjusted and its feed rate slowed down.
However, the raw material powder is sufficiently melted and homogenized by the air flow caused by heating, such as flying up or not falling into the crucible, and crystals are precipitated at the dropping position. However, it also has a problem of causing non-uniform quality of the growing single crystal.

一方、上記特許文献2に記載された二重ルツボにおいては、上記のような粉末原料に起因する問題は生じないものの、上記のような流通管をルツボに設けることは、加工困難性を有し、コストを要するという課題を有していた。
また、内ルツボと外ルツボとの間には、この流通管が配置されるスペースを設けておく必要があり、外ルツボ内の原料融液のうちの未使用残量が多くなり、高コストであり、効率的な方法とは言い難いものであった。
さらに、ルツボ内の原料入れ替えの際、流通管内の残留原料の除去が困難であるという課題も有していた。
On the other hand, in the double crucible described in the above-mentioned Patent Document 2, there is no problem caused by the powder raw material as described above, but it is difficult to provide the above-mentioned flow pipe in the crucible. And had the problem of cost.
In addition, it is necessary to provide a space in which the flow pipe is disposed between the inner crucible and the outer crucible, and the unused remaining amount of the raw material melt in the outer crucible increases, resulting in high cost. It was difficult to say that it was an efficient method.
Furthermore, when replacing the raw material in the crucible, there was also a problem that it was difficult to remove the residual raw material in the distribution pipe.

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、二重ルツボ法によるLN、YAG、LSO、GSO、YVO等の酸化物、Si、GaAs等の半導体等の単結晶引き上げにおいて、簡単な装置構成で、単結晶の組成制御操作性に優れ、メンテナンスも容易であり、高品質の単結晶を低コストで効率的に得られる製造方法および製造装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above technical problem, and in the single crystal pulling of oxides such as LN, YAG, LSO, GSO and YVO, and semiconductors such as Si and GaAs, etc. by the double crucible method. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of efficiently obtaining a high-quality single crystal at a low cost with a simple apparatus configuration, excellent single-crystal composition control operability, and easy maintenance. Is.

本発明に係る単結晶の製造方法は、CZ法による単結晶引き上げにおいて、側面に孔が形成された内ルツボと外ルツボとからなる二重ルツボを用い、前記内ルツボと外ルツボに、異なる組成の原料融液をそれぞれ充填し、前記孔を外ルツボ内の原料融液の液面より高い位置に保持して、内ルツボ内の原料融液と外ルツボ内の原料融液とを分離し、単結晶引き上げ開始後、前記孔を外ルツボ内の原料融液の液面より低い位置にして、内ルツボ内に外ルツボ内の原料融液を流入させることを特徴とする。
このような本発明に係る二重ルツボ法によれば、単結晶原料を融液状態で供給することにより、原料融液の組成制御が容易となり、均一組成の単結晶を安定的に育成することができる。
The method for producing a single crystal according to the present invention uses a double crucible consisting of an inner crucible having holes formed in side surfaces and an outer crucible in pulling a single crystal by the CZ method, and the inner crucible and the outer crucible have different compositions. Each of the raw material melts is filled, the hole is held at a position higher than the liquid level of the raw material melt in the outer crucible, and the raw material melt in the inner crucible and the raw material melt in the outer crucible are separated, After starting the pulling of the single crystal, the hole is positioned lower than the surface of the raw material melt in the outer crucible, and the raw material melt in the outer crucible is caused to flow into the inner crucible.
According to such a double crucible method according to the present invention, by supplying a single crystal raw material in a melt state, the composition control of the raw material melt is facilitated, and a single crystal having a uniform composition can be stably grown. Can do.

また、本発明に係る単結晶製造装置は、CZ法による単結晶引き上げを行う単結晶製造装置であって、原料融液が充填されるルツボが、側面に孔が形成された内ルツボと外ルツボとからなる二重ルツボであり、内ルツボ内の原料融液から単結晶が引き上げられ、外ルツボ内の原料融液が、内ルツボ内に流入供給されるように構成されていることを特徴とする。
このように、内ルツボに形成された孔のみによって、外ルツボの原料融液を内ルツボに供給するという簡便な構成の二重ルツボであるため、ルツボの加工が容易で、繰り返し使用も可能であり、また、外ルツボに充填した原料を無駄なく使用することができる。
Moreover, the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention is a single crystal manufacturing apparatus for pulling a single crystal by the CZ method, wherein the crucible filled with the raw material melt has an inner crucible and an outer crucible with holes formed on the side surfaces. The single crucible is pulled up from the raw material melt in the inner crucible, and the raw material melt in the outer crucible is supplied and supplied into the inner crucible. To do.
As described above, the crucible is easy to process and can be used repeatedly because it is a simple crucible in which the raw material melt of the outer crucible is supplied to the inner crucible only by the holes formed in the inner crucible. In addition, the raw material filled in the outer crucible can be used without waste.

前記製造装置においては、前記内ルツボと外ルツボとが、単結晶引き上げ軸方向に相対的に移動可能であるように構成されていることが好ましい。
上記のように、内ルツボの側面に形成された孔と、外ルツボ内の原料融液の液面との相対的な高さ位置の関係により、原料融液組成が制御されるため、その高さ方向に対して、容易に移動可能な構成が好ましい。
In the manufacturing apparatus, it is preferable that the inner crucible and the outer crucible are configured to be relatively movable in the single crystal pulling axis direction.
As described above, the composition of the raw material melt is controlled by the relative height position relationship between the hole formed in the side surface of the inner crucible and the liquid surface of the raw material melt in the outer crucible. A configuration that can be easily moved in the vertical direction is preferable.

また、前記製造装置においては、前記内ルツボ内の上方に、前記内ルツボ内の原料融液表面を覆うように、反射板が設置されていることが好ましい。
反射板の設置により、単結晶の径方向における温度勾配の調整が容易となるため、単結晶の形状の制御や品質の向上を図ることができる。
Moreover, in the said manufacturing apparatus, it is preferable that the reflecting plate is installed above the inside crucible so that the raw material melt surface in the said inner crucible may be covered.
The installation of the reflector makes it easy to adjust the temperature gradient in the radial direction of the single crystal, so that the shape of the single crystal can be controlled and the quality can be improved.

上述したとおり、本発明に係る単結晶の製造方法および製造装置は、従来の二重ルツボ法よりも、簡単な装置構成で、原料を融液状態でルツボ内に供給することができるため、原料融液組成の制御等の操作性に優れ、メンテナンスも容易であり、低コストで効率的に高品質の単結晶を引き上げることができる。
したがって、本発明によれば、CZ法による単結晶引き上げにおいて、LN、YAG、LSO、GSO、YVO等の酸化物、Si、GaAs等の半導体等の種々の単結晶の組成制御を効率的に行うことができる。
As described above, the single crystal manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention can supply the raw material into the crucible in a melt state with a simpler apparatus configuration than the conventional double crucible method. It has excellent operability such as control of the melt composition, is easy to maintain, and can pull up high-quality single crystals efficiently at low cost.
Therefore, according to the present invention, composition control of various single crystals such as oxides such as LN, YAG, LSO, GSO, and YVO, and semiconductors such as Si and GaAs, etc. is efficiently performed in the single crystal pulling by the CZ method. be able to.

以下、本発明について、図面を参照して、より詳細に説明する。
本発明に係る単結晶の製造方法および製造装置は、CZ法による単結晶引き上げにおいて、内ルツボと外ルツボとからなる二重ルツボを用いる、いわゆる二重ルツボ法に係るものである。
図1に、本発明に係る単結晶製造装置の概略を示す。図1に示す単結晶製造装置における二重ルツボは、側面に孔1aが形成された内ルツボ1と外ルツボ2とからなる二重ルツボであり、炉(図示せず)内に配置され、前記二重ルツボの外周には、高周波コイル等によるヒータ3が設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
The method and apparatus for producing a single crystal according to the present invention relates to a so-called double crucible method using a double crucible composed of an inner crucible and an outer crucible in pulling a single crystal by the CZ method.
FIG. 1 schematically shows an apparatus for producing a single crystal according to the present invention. The double crucible in the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is a double crucible composed of an inner crucible 1 and an outer crucible 2 having holes 1a formed on the side surfaces, and is disposed in a furnace (not shown). A heater 3 made of a high-frequency coil or the like is provided on the outer periphery of the double crucible.

前記内ルツボ1と外ルツボ2にはそれぞれ、単結晶引き上げ開始前に予め、原料融液4,5を調製し、充填しておく。
単結晶引き上げ開始後、各原料融液4,5は、内ルツボ1内の原料融液4から引き上げられる単結晶6の重量増加分に応じて、内ルツボ1内の原料融液組成が変動するため、外ルツボ2内の原料融液5によって、内ルツボ1内の原料融液組成が一定になるように制御する。
この内ルツボ1内の原料融液4の組成制御は、単結晶引き上げ工程の進行に伴い、内ルツボ1の側面に形成された孔1aを通じて、内ルツボ1内に外ルツボ2内の原料融液5を流入させることにより行う。
Each of the inner crucible 1 and the outer crucible 2 is prepared and filled with the raw material melts 4 and 5 in advance before starting the pulling of the single crystal.
After starting the pulling of the single crystal, the composition of the raw material melt in the inner crucible 1 varies depending on the weight increase of the single crystal 6 pulled from the raw material melt 4 in the inner crucible 1. Therefore, the raw material melt 5 in the outer crucible 2 is controlled so that the raw material melt composition in the inner crucible 1 becomes constant.
The composition control of the raw material melt 4 in the inner crucible 1 is controlled by the progress of the single crystal pulling process through the hole 1a formed in the side surface of the inner crucible 1 into the inner crucible 1 and the raw material melt in the outer crucible 2. This is done by flowing 5 in.

上記のように、本発明に係る二重ルツボは、内ルツボ1の側面に形成された孔1aを通じて、内ルツボ1内の原料融液4と外ルツボ内2の原料融液5とが流通可能に構成されている。
前記二重ルツボを使用する際、原料融解時は、前記孔1aを外ルツボ2内の原料融液5の液面より高い位置に保持して、内ルツボ1内の原料融液4と外ルツボ2内の原料融液5とが混合しないように分離した状態で原料融液を調製する。
そして、内ルツボ1の原料融液4からの単結晶引き上げ開始後、前記孔1aを外ルツボ2内の原料融液5の液面より低い位置にして、内ルツボ1内に外ルツボ2内の原料融液5を流入させる。
As described above, in the double crucible according to the present invention, the raw material melt 4 in the inner crucible 1 and the raw material melt 5 in the outer crucible 2 can circulate through the hole 1 a formed in the side surface of the inner crucible 1. It is configured.
When the double crucible is used, when melting the raw material, the hole 1a is held at a position higher than the surface of the raw material melt 5 in the outer crucible 2, so that the raw material melt 4 in the inner crucible 1 and the outer crucible. The raw material melt is prepared in a state where the raw material melt 5 in 2 is separated so as not to mix.
Then, after starting the pulling of the single crystal from the raw material melt 4 of the inner crucible 1, the hole 1 a is positioned lower than the liquid surface of the raw material melt 5 in the outer crucible 2, and the inside of the outer crucible 2 is placed inside the inner crucible 1. The raw material melt 5 is introduced.

このように、本発明においては、単結晶原料を融液状態で供給することにより、粉末状態で供給する場合のような単結晶に対する擾乱を与えることなく、原料融液の組成制御を容易に行うことができ、均一組成の単結晶を安定的に育成することができる。
また、内ルツボに形成された孔のみによって、外ルツボの原料融液を内ルツボに供給するため、簡便な構成であり、ルツボの加工が容易で、繰り返し使用も可能であり、また、外ルツボに充填した原料を無駄なく使用することができるため、コストの低減化を図ることができる。
Thus, in the present invention, by supplying the single crystal raw material in the melt state, the composition control of the raw material melt can be easily performed without disturbing the single crystal as in the case of supplying in the powder state. And a single crystal having a uniform composition can be stably grown.
In addition, since the raw melt of the outer crucible is supplied to the inner crucible only by the holes formed in the inner crucible, the structure is simple, the crucible can be easily processed, and can be used repeatedly. Since the raw material filled in can be used without waste, the cost can be reduced.

上記のように、内ルツボ1の側面に形成された孔1aと外ルツボ2の原料融液5の液面との高さ位置の調整が必要であるため、本発明に係る二重ルツボにおいては、内ルツボ1と外ルツボ2とが、単結晶引き上げ軸方向に相対的に移動可能であるように構成されていることが好ましい。   As described above, since it is necessary to adjust the height position of the hole 1a formed in the side surface of the inner crucible 1 and the liquid level of the raw material melt 5 of the outer crucible 2, in the double crucible according to the present invention, It is preferable that the inner crucible 1 and the outer crucible 2 are configured to be relatively movable in the single crystal pulling axis direction.

本発明において用いられる内ルツボおよび外ルツボの材質、サイズ等は、特に限定されるものではなく、製造する単結晶の種類、組成、サイズ等に応じて、適宜設計可能である。   The material, size, etc. of the inner crucible and the outer crucible used in the present invention are not particularly limited, and can be appropriately designed according to the type, composition, size, etc. of the single crystal to be produced.

また、内ルツボの側面に形成される孔のサイズ、位置、形状、数等も、特に限定されるものではなく、製造する単結晶の種類、組成、サイズ等に応じて、適宜設計可能であるが、孔から流入する原料融液によって、内ルツボ内の原料融液に乱流が生じ、単結晶の品質の低下を招かないように注意を払う必要がある。
なお、孔の高さ位置は、単結晶を引き上げることができる原料融液量を内ルツボ内に保持することができ、かつ、外ルツボ内に残留する未使用原料融液量をできる限り少なくすることができるような位置であることが好ましい。
Further, the size, position, shape, number, etc. of the holes formed in the side surface of the inner crucible are not particularly limited, and can be appropriately designed according to the type, composition, size, etc. of the single crystal to be produced. However, it is necessary to pay attention so that the raw material melt flowing from the holes causes a turbulent flow in the raw material melt in the inner crucible and does not deteriorate the quality of the single crystal.
In addition, the height position of the hole can keep the amount of raw material melt capable of pulling up the single crystal in the inner crucible, and minimize the amount of unused raw material melt remaining in the outer crucible as much as possible. It is preferred that the position be such that

さらに、前記製造装置においては、図2に示すように、内ルツボ1内の上方に、前記内ルツボ1内の原料融液2表面を覆うように、かつ、引き上げられる単結晶6に接触しないように、反射板7が設置されていることが好ましい。   Further, in the manufacturing apparatus, as shown in FIG. 2, the surface of the raw material melt 2 in the inner crucible 1 is covered above the inner crucible 1 and is not in contact with the single crystal 6 to be pulled up. In addition, it is preferable that the reflection plate 7 is installed.

通常、二重ルツボにおいては、内ルツボは外ルツボ内の溶液に浸漬されるため、内ルツボ内の原料融液の温度勾配は非常に小さい。このため、種結晶を原料融液に接触させる際、結晶径が急激に拡がりやすく、径の制御が困難となり、また、転位やインクルージョン等の欠陥も生じやすい。さらに、急激な径の拡がりにより、歪が蓄積され、単結晶の冷却時に、クラックや割れを生じる場合もある。
これに対して、前記反射板を設置して、融液からの輻射熱を再度融液へ戻すことにより、内ルツボ内の反射板下方の融液が、他の領域に比べて高温となり、融液表面の径方向における温度勾配を生じさせることが可能となる。これにより、引き上げる単結晶径の制御および品質の向上を図ることができる。
Usually, in a double crucible, since the inner crucible is immersed in the solution in the outer crucible, the temperature gradient of the raw material melt in the inner crucible is very small. For this reason, when the seed crystal is brought into contact with the raw material melt, the crystal diameter is likely to expand rapidly, it becomes difficult to control the diameter, and defects such as dislocation and inclusion are likely to occur. Furthermore, the strain is accumulated due to the rapid expansion of the diameter, and there are cases where cracks and cracks occur when the single crystal is cooled.
On the other hand, by installing the reflecting plate and returning the radiant heat from the melt to the melt again, the melt below the reflecting plate in the inner crucible becomes a higher temperature than other regions, and the melt A temperature gradient in the radial direction of the surface can be generated. Thereby, control of the single crystal diameter to be pulled up and quality can be improved.

また、本発明に係る二重ルツボにおいては、単結晶引き上げによる内ルツボの原料融液の減少に伴い、外ルツボから内ルツボへ原料溶液が供給されるため、前記反射板と内ルツボ内の原料融液表面との位置関係を一定に保持することが可能であり、温度分布がほとんど変化しないため、単結晶引き上げ方向において均質な単結晶を得ることができる。   Further, in the double crucible according to the present invention, since the raw material solution is supplied from the outer crucible to the inner crucible with the decrease in the raw material melt of the inner crucible by pulling the single crystal, the raw material in the reflector and the inner crucible Since the positional relationship with the melt surface can be kept constant and the temperature distribution hardly changes, it is possible to obtain a uniform single crystal in the single crystal pulling direction.

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
[実施例1]
内径100mm、深さ100mm、厚さ2mmのイリジウム製外ルツボ内に、内径80mm、深さ150mm、厚さ1.5mmであり、底面から30mmの位置に直径3mmの孔を側面に有するイリジウム製内ルツボが、その上端のフランジにより耐火物に引っ掛かるようにして配置されている図1に示したような構造の二重ルツボを用いて、LSO:Ce単結晶を引き上げた。
LSO:Ceの結晶原料として、純度99.99%以上のLu23、SiO2、CeO2をそれぞれ秤量し、混合してプレス成型した後、1400℃で10時間焼成し、内ルツボに投入する原料は、Ce濃度1.0at%(Ce/Lu比)、950gとし、外ルツボに投入する原料は、Ce濃度0.2at%、3216gとした。
原料溶融後、LSO:Ce単結晶からなる種結晶を、原料融液に浸し、20rpmで回転させながら引き上げ速度1mm/hで引き上げ、単結晶を育成した。
引き上げた単結晶は、引き上げ軸上に設置したロードセルにより、その重量をモニタリングした。
引き上げ開始時は、内ルツボ側面の孔は、外ルツボ内の原料融液の液面よりも高い位置とし、引き上げ開始後、外ルツボを上昇させ、結晶重量の増加分だけ、内ルツボ内に外ルツボ内の原料融液が流入するように制御して、引き上げを行なった。
得られたLSO:Ce単結晶は、直径50mm、長さ150mm、重量2303g、結晶化率55%であった。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example 1]
Inside the iridium outer crucible with an inner diameter of 100 mm, a depth of 100 mm, and a thickness of 2 mm, an inner diameter of iridium with an inner diameter of 80 mm, a depth of 150 mm, a thickness of 1.5 mm, and a hole with a diameter of 3 mm on the side surface at a position 30 mm from the bottom The LSO: Ce single crystal was pulled up using a double crucible having a structure as shown in FIG. 1 in which the crucible is arranged to be caught by the refractory by the flange at the upper end.
As LSO: Ce crystal raw material, 99.99% or more of Lu 2 O 3 , SiO 2 , and CeO 2 were weighed, mixed, press-molded, fired at 1400 ° C. for 10 hours, and put into the inner crucible. The raw material to be used was Ce concentration of 1.0 at% (Ce / Lu ratio), 950 g, and the raw material charged into the outer crucible was Ce concentration of 0.2 at%, 3216 g.
After melting the raw material, a seed crystal composed of an LSO: Ce single crystal was immersed in the raw material melt and pulled up at a pulling rate of 1 mm / h while rotating at 20 rpm to grow a single crystal.
The weight of the pulled single crystal was monitored by a load cell installed on the pulling shaft.
At the start of pulling, the hole on the side of the inner crucible is positioned higher than the liquid level of the raw material melt in the outer crucible, and after starting the pulling, the outer crucible is raised, and the amount of crystal weight is increased in the outer crucible. The material melt in the crucible was controlled to flow in and pulled up.
The obtained LSO: Ce single crystal had a diameter of 50 mm, a length of 150 mm, a weight of 2303 g, and a crystallization rate of 55%.

また、得られた単結晶について、各位置における単結晶のCe濃度をICP−AESにより測定し、引き上げ工程における組成制御の評価を行った。その結果を、図3に、各時点における結晶化率とCe濃度との関係のグラフとして示す。なお、ここでいう結晶化率は、各時点で引き上げられた単結晶の重量の原料融液全重量に対する割合である。   Moreover, about the obtained single crystal, Ce density | concentration of the single crystal in each position was measured by ICP-AES, and the composition control in the raising process was evaluated. The results are shown in FIG. 3 as a graph of the relationship between the crystallization rate and Ce concentration at each time point. The crystallization rate here is the ratio of the weight of the single crystal pulled up at each time point to the total weight of the raw material melt.

さらに、単結晶引き上げ終了後、残留原料融液を冷却し、原料交換のため、固化した残留原料を叩き割って除去した。
外ルツボおよび内ルツボのいずれにも、割れや変形を生じることなく、これらのルツボは、そのまま繰り返し使用可能な状態であることが確認された。
Further, after the pulling of the single crystal was completed, the residual raw material melt was cooled, and the solidified residual raw material was crushed and removed for raw material replacement.
It was confirmed that both the outer crucible and the inner crucible were not repeatedly cracked or deformed, and these crucibles could be used repeatedly as they were.

[比較例1]
内径80mm、深さ80mm、厚さ2mmのイリジウム製の単一ルツボを用いて、LSO:Ce単結晶を引き上げた。
LSO:Ceの結晶原料として、実施例1において内ルツボに投入した原料と同様のCe濃度1.0at%のもの2216gをルツボ内に投入した。
原料溶融後、LSO:Ce単結晶からなる種結晶を、原料融液に浸し、20rpmで回転させながら引き上げ速度1mm/hで引き上げ、単結晶を育成した。
得られたLSO:Ce単結晶は、直径50mm、長さ100mm、重量1576g、結晶化率71.1%であった。
[Comparative Example 1]
The LSO: Ce single crystal was pulled up using an iridium single crucible having an inner diameter of 80 mm, a depth of 80 mm, and a thickness of 2 mm.
As a LSO: Ce crystal raw material, 2216 g having a Ce concentration of 1.0 at% similar to the raw material charged into the inner crucible in Example 1 was charged into the crucible.
After melting the raw material, a seed crystal composed of an LSO: Ce single crystal was immersed in the raw material melt and pulled up at a pulling rate of 1 mm / h while rotating at 20 rpm to grow a single crystal.
The obtained LSO: Ce single crystal had a diameter of 50 mm, a length of 100 mm, a weight of 1576 g, and a crystallization rate of 71.1%.

また、得られた単結晶について、各位置における単結晶のCe濃度を測定し、引き上げ工程における組成制御の評価を行った。その結果を、図3に、各時点における結晶化率とCe濃度との関係のグラフとして示す。   Moreover, about the obtained single crystal, Ce density | concentration of the single crystal in each position was measured, and the composition control in the pulling process was evaluated. The results are shown in FIG. 3 as a graph of the relationship between the crystallization rate and Ce concentration at each time point.

[比較例2]
図7に示すような連通管を備えた二重ルツボを用いて、実施例1と同様にして、LSO:Ce単結晶引き上げを行った。
上記引き上げにおいては、連通管の存在により、内ルツボと外ルツボとの引き上げ軸方向における相対位置の接近距離が、実施例1の場合よりも制限された。
得られたLSO:Ce単結晶は、直径50mm、長さ90mm、重量1430g、結晶化率34%であった。
[Comparative Example 2]
Using a double crucible equipped with a communication pipe as shown in FIG. 7, the LSO: Ce single crystal was pulled up in the same manner as in Example 1.
In the above-mentioned pulling up, due to the presence of the communication pipe, the approach distance of the relative position between the inner crucible and the outer crucible in the pulling axis direction is more limited than in the first embodiment.
The obtained LSO: Ce single crystal had a diameter of 50 mm, a length of 90 mm, a weight of 1430 g, and a crystallization rate of 34%.

また、得られた単結晶について、各位置における単結晶のCe濃度を測定し、引き上げ工程における組成制御の評価を行った。その結果を、図3に、各時点における結晶化率とCe濃度との関係のグラフとして示す。   Moreover, about the obtained single crystal, Ce density | concentration of the single crystal in each position was measured, and the composition control in the pulling process was evaluated. The results are shown in FIG. 3 as a graph of the relationship between the crystallization rate and Ce concentration at each time point.

さらに、単結晶引き上げ終了後、残留原料融液を冷却し、原料交換のため、固化した残留原料を叩き割って除去した。
しかしながら、連通管内部の残留原料は、取り出すことができなかった。
Further, after the pulling of the single crystal was completed, the residual raw material melt was cooled, and the solidified residual raw material was crushed and removed for raw material replacement.
However, the residual raw material inside the communication pipe could not be taken out.

上記実施例1および比較例1,2における引き上げを比較すると、図3のグラフに示したように、本発明に係る二重ルツボを用いた場合(実施例1)は、従来の単一ルツボを用いた場合(比較例1)に比べて、組成制御性に優れていることが認められた。
また、従来の二重ルツボ法(比較例2)に比べても、均一組成の単結晶を高い結晶化率で歩留よく得られることが認められた。
Comparing the pulling in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, as shown in the graph of FIG. 3, when the double crucible according to the present invention is used (Example 1), the conventional single crucible is It was recognized that the composition controllability was superior to that when used (Comparative Example 1).
In addition, it was confirmed that a single crystal having a uniform composition can be obtained with a high crystallization rate and a high yield even compared with the conventional double crucible method (Comparative Example 2).

[実施例2]
実施例1と同様の二重ルツボにおいて、内ルツボの上方に、内径60mm、外径78mm、厚さ1mmのイリジウム製反射板を図2に示すように設置し、それ以外については、実施例1と同様にして、単結晶引き上げを行なった。
このような反射板を設けることにより、引き上げ開始直後において、単結晶径の急激な拡がりが抑制され、クラックやインクルージョン、割れの発生も抑制されることが認められた。
[Example 2]
In the double crucible similar to that of Example 1, an iridium reflector having an inner diameter of 60 mm, an outer diameter of 78 mm, and a thickness of 1 mm is installed above the inner crucible as shown in FIG. In the same manner, single crystal pulling was performed.
By providing such a reflector, it was confirmed that immediately after the start of pulling, the rapid expansion of the single crystal diameter was suppressed and the occurrence of cracks, inclusions and cracks was also suppressed.

[実施例3]
実施例1と同様の二重ルツボを用いて、GSO:Ce単結晶を引き上げた。
GSO:Ceの結晶原料として、純度99.99%以上のGd23、SiO2、CeO2をそれぞれ秤量し、混合してプレス成型した後、1400℃で10時間焼成し、内ルツボに投入する原料は、Ce濃度0.75at%(Ce/Gd比)、860gとし、外ルツボに投入する原料は、Ce濃度0.45at%、2912gとした。
原料溶融後、GSO:Ce単結晶からなる種結晶を、原料融液に浸し、20rpmで回転させながら引き上げ速度1.5mm/hで引き上げ、単結晶を育成した。
引き上げた単結晶は、引き上げ軸上に設置したロードセルにより、その重量をモニタリングした。
引き上げ開始時は、内ルツボ側面の孔は、外ルツボ内の原料融液の液面よりも高い位置とし、引き上げ開始後、外ルツボを上昇させ、結晶重量の増加分だけ、内ルツボ内に外ルツボ内の原料融液が流入するように制御して、引き上げを行なった。
得られたGSO:Ce単結晶は、直径50mm、長さ150mm、重量2085g、結晶化率55%であった。
[Example 3]
Using the same double crucible as in Example 1, the GSO: Ce single crystal was pulled up.
Gd 2 O 3 , SiO 2 , and CeO 2 with a purity of 99.99% or more as GSO: Ce crystal raw materials were weighed, mixed, press-molded, fired at 1400 ° C. for 10 hours, and put into the inner crucible. The raw material to be used was Ce concentration of 0.75 at% (Ce / Gd ratio), 860 g, and the raw material charged into the outer crucible was Ce concentration of 0.45 at%, 2912 g.
After melting the raw material, a seed crystal composed of a GSO: Ce single crystal was immersed in the raw material melt and pulled up at a pulling speed of 1.5 mm / h while rotating at 20 rpm to grow a single crystal.
The weight of the pulled single crystal was monitored by a load cell installed on the pulling shaft.
At the start of pulling, the hole on the side of the inner crucible is positioned higher than the liquid level of the raw material melt in the outer crucible, and after starting the pulling, the outer crucible is raised, and the amount of crystal weight is increased in the outer crucible. The material melt in the crucible was controlled to flow in and pulled up.
The obtained GSO: Ce single crystal had a diameter of 50 mm, a length of 150 mm, a weight of 2085 g, and a crystallization rate of 55%.

また、得られた単結晶について、各位置における単結晶のCe濃度をICP−AESにより測定し、引き上げ工程における組成制御の評価を行った。その結果を、図4に、各時点における結晶化率とCe濃度との関係のグラフとして示す。なお、ここでいう結晶化率は、各時点で引き上げられた単結晶の重量の原料融液全重量に対する割合である。   Moreover, about the obtained single crystal, Ce density | concentration of the single crystal in each position was measured by ICP-AES, and the composition control in the raising process was evaluated. The results are shown in FIG. 4 as a graph of the relationship between the crystallization rate and Ce concentration at each time point. The crystallization rate here is the ratio of the weight of the single crystal pulled up at each time point to the total weight of the raw material melt.

[比較例3]
比較例1と同様の単一ルツボを用いて、GSO:Ce単結晶を引き上げた。
GSO:Ceの結晶原料として、実施例3において内ルツボに投入した原料と同様のCe濃度0.75at%のもの2006gをルツボ内に投入した。
原料溶融後、GSO:Ce単結晶からなる種結晶を、原料融液に浸し、20rpmで回転させながら引き上げ速度1.5mm/hで引き上げ、単結晶を育成した。
得られたGSO:Ce単結晶は、直径50mm、長さ100mm、重量1427g、結晶化率71.1%であった。
[Comparative Example 3]
Using a single crucible similar to Comparative Example 1, the GSO: Ce single crystal was pulled up.
As a GSO: Ce crystal raw material, 2006 g having the same Ce concentration of 0.75 at% as the raw material charged in the inner crucible in Example 3 was charged in the crucible.
After melting the raw material, a seed crystal composed of a GSO: Ce single crystal was immersed in the raw material melt and pulled up at a pulling speed of 1.5 mm / h while rotating at 20 rpm to grow a single crystal.
The obtained GSO: Ce single crystal had a diameter of 50 mm, a length of 100 mm, a weight of 1427 g, and a crystallization rate of 71.1%.

また、得られた単結晶について、各位置における単結晶のCe濃度を測定し、引き上げ工程における組成制御の評価を行った。その結果を、図4に、各時点における結晶化率とCe濃度との関係のグラフとして示す。   Moreover, about the obtained single crystal, Ce density | concentration of the single crystal in each position was measured, and the composition control in the pulling process was evaluated. The results are shown in FIG. 4 as a graph of the relationship between the crystallization rate and Ce concentration at each time point.

[実施例4]
内径60mm、深さ60mm、厚さ1.5mmのイリジウム製外ルツボ内に、内径50mm、深さ100mm、厚さ1.5mmであり、底面から20mmの位置に直径2mmの孔を側面に有するイリジウム製内ルツボが、その上端のフランジにより耐火物に引っ掛かるようにして配置されている図1に示したような構造の二重ルツボを用いて、Nd:YVO4単結晶を引き上げた。
Nd:YVO4の結晶原料として、純度99.99%以上のY23、V25、Nd23をそれぞれ秤量し、混合してプレス成型した後、1400℃で10時間焼成し、内ルツボに投入する原料は、Nd濃度1.75at%(Nd/Y比)、153gとし、外ルツボに投入する原料は、Nd濃度1.0at%、330gとした。
原料溶融後、Nd:YVO4単結晶からなる種結晶を、原料融液に浸し、10rpmで回転させながら引き上げ速度1mm/hで引き上げ、単結晶を育成した。
引き上げた単結晶は、引き上げ軸上に設置したロードセルにより、その重量をモニタリングした。
引き上げ開始時は、内ルツボ側面の孔は、外ルツボ内の原料融液の液面よりも高い位置とし、引き上げ開始後、外ルツボを上昇させ、結晶重量の増加分だけ、内ルツボ内に外ルツボ内の原料融液が流入するように制御して、引き上げを行なった。
得られたNd:YVO4単結晶は、直径25mm、長さ90mm、重量198g、結晶化率41%であった。
[Example 4]
An iridium having an inner diameter of 50 mm, a depth of 100 mm, a thickness of 1.5 mm in an outer iridium crucible having an inner diameter of 60 mm, a depth of 60 mm, and a thickness of 1.5 mm, and a hole having a diameter of 2 mm on the side surface at a position of 20 mm from the bottom surface. The Nd: YVO 4 single crystal was pulled up using a double crucible having a structure as shown in FIG. 1 in which the inner crucible was arranged so as to be caught by the refractory by the flange at the upper end.
Nd: YVO 4 as a crystal raw material, Y 2 O 3 , V 2 O 5 and Nd 2 O 3 having a purity of 99.99% or more are weighed, mixed, press-molded, and fired at 1400 ° C. for 10 hours. The raw material charged into the inner crucible was Nd concentration 1.75 at% (Nd / Y ratio), 153 g, and the raw material charged into the outer crucible was Nd concentration 1.0 at%, 330 g.
After melting the raw material, a seed crystal composed of an Nd: YVO 4 single crystal was immersed in the raw material melt and pulled up at a pulling speed of 1 mm / h while rotating at 10 rpm to grow a single crystal.
The weight of the pulled single crystal was monitored by a load cell installed on the pulling shaft.
At the start of pulling, the hole on the side of the inner crucible is positioned higher than the liquid level of the raw material melt in the outer crucible, and after starting the pulling, the outer crucible is raised, and the amount of crystal weight is increased in the outer crucible. The material melt in the crucible was controlled to flow in and pulled up.
The obtained Nd: YVO 4 single crystal had a diameter of 25 mm, a length of 90 mm, a weight of 198 g, and a crystallization rate of 41%.

また、得られた単結晶について、各位置における単結晶のCe濃度をICP−AESにより測定し、引き上げ工程における組成制御の評価を行った。その結果を、図5に、各時点における結晶化率とCe濃度との関係のグラフとして示す。なお、ここでいう結晶化率は、各時点で引き上げられた単結晶の重量の原料融液全重量に対する割合である。   Moreover, about the obtained single crystal, Ce density | concentration of the single crystal in each position was measured by ICP-AES, and the composition control in the raising process was evaluated. The results are shown in FIG. 5 as a graph of the relationship between the crystallization rate and Ce concentration at each time point. The crystallization rate here is the ratio of the weight of the single crystal pulled up at each time point to the total weight of the raw material melt.

[比較例4]
内径50mm、深さ50mm、厚さ1.5mmのイリジウム製の単一ルツボを用いて、Nd:YVO4単結晶を引き上げた。
Nd:YVO4の結晶原料として、実施例4において内ルツボに投入した原料と同様のNd濃度1.75at%のもの257gをルツボ内に投入した。
原料溶融後、Nd:YVO4単結晶からなる種結晶を、原料融液に浸し、10rpmで回転させながら引き上げ速度1mm/hで引き上げ、単結晶を育成した。
得られたNd:YVO4単結晶は、直径25mm、長さ50mm、重量115g、結晶化率45%であった。
[Comparative Example 4]
The Nd: YVO 4 single crystal was pulled up using a single iridium crucible having an inner diameter of 50 mm, a depth of 50 mm, and a thickness of 1.5 mm.
As a crystal raw material of Nd: YVO 4 , 257 g having the same Nd concentration of 1.75 at% as the raw material charged in the inner crucible in Example 4 was charged in the crucible.
After melting the raw material, a seed crystal composed of a Nd: YVO 4 single crystal was immersed in the raw material melt and pulled up at a pulling speed of 1 mm / h while rotating at 10 rpm to grow a single crystal.
The obtained Nd: YVO 4 single crystal had a diameter of 25 mm, a length of 50 mm, a weight of 115 g, and a crystallization rate of 45%.

また、得られた単結晶について、各位置における単結晶のCe濃度を測定し、引き上げ工程における組成制御の評価を行った。その結果を、図5に、各時点における結晶化率とCe濃度との関係のグラフとして示す。   Moreover, about the obtained single crystal, Ce density | concentration of the single crystal in each position was measured, and the composition control in the pulling process was evaluated. The results are shown in FIG. 5 as a graph of the relationship between the crystallization rate and Ce concentration at each time point.

図4,5のグラフから明らかなように、GSO:Ce単結晶(実施例3および比較例3)またはNd:YVO4単結晶(実施例4および比較例4)の引き上げにおいても、本発明に係る二重ルツボを用いた場合(実施例3,4)は、従来の単一ルツボを用いた場合(比較例3,4)に比べて、組成制御性に優れていることが認められた。 As is apparent from the graphs of FIGS. 4 and 5, the present invention can be applied to pulling a GSO: Ce single crystal (Example 3 and Comparative Example 3) or an Nd: YVO 4 single crystal (Example 4 and Comparative Example 4). When such a double crucible was used (Examples 3 and 4), it was recognized that the composition controllability was superior to that when a conventional single crucible was used (Comparative Examples 3 and 4).

本発明に係る単結晶製造装置の一例を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed an example of the single crystal manufacturing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る他の態様の単結晶製造装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the single crystal manufacturing apparatus of the other aspect which concerns on this invention. 実施例1および比較例1,2において引き上げた単結晶の結晶化率とCe濃度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the crystallization rate of the single crystal pulled up in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, and Ce density | concentration. 実施例3および比較例3において引き上げた単結晶の結晶化率とCe濃度との関係を示したグラフである。6 is a graph showing the relationship between the crystallization rate of single crystals pulled up in Example 3 and Comparative Example 3 and the Ce concentration. 実施例4および比較例4において引き上げた単結晶の結晶化率とNd濃度との関係を示したグラフである。6 is a graph showing the relationship between the crystallization rate of single crystals pulled up in Example 4 and Comparative Example 4 and the Nd concentration. 従来の二重ルツボ法における単結晶製造装置の一例を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed an example of the single crystal manufacturing apparatus in the conventional double crucible method. 従来の二重ルツボ法における単結晶製造装置の他の一例を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed another example of the single crystal manufacturing apparatus in the conventional double crucible method.

符号の説明Explanation of symbols

1,21 内ルツボ
1a,11a 孔
2,22 外ルツボ
3,13,23 ヒータ
4,5,14,24,25 原料融液
6,16,26 単結晶
7 反射板
11 仕切り部材
12 ルツボ
15 原料粉末
17 原料供給機構
21a 連通管
1,21 inner crucible 1a, 11a hole 2,22 outer crucible 3,13,23 heater 4,5,14,24,25 raw material melt 6,16,26 single crystal 7 reflector 11 partition member 12 crucible 15 raw material powder 17 Raw material supply mechanism 21a Communication pipe

Claims (4)

チョクラルスキー法による単結晶引き上げにおいて、側面に孔が形成された内ルツボと外ルツボとかならなる二重ルツボを用い、
前記内ルツボと外ルツボに、異なる組成の原料融液をそれぞれ充填し、前記孔を外ルツボ内の原料融液の液面より高い位置に保持して、内ルツボ内の原料融液と外ルツボ内の原料融液とを分離し、
単結晶引き上げ開始後、前記孔を外ルツボ内の原料融液の液面より低い位置にして、内ルツボ内に外ルツボ内の原料融液を流入させることを特徴とする単結晶の製造方法。
In single crystal pulling by the Czochralski method, using a double crucible consisting of an inner crucible with holes on the side and an outer crucible,
The inner crucible and the outer crucible are filled with raw material melts having different compositions, respectively, and the holes are held at a position higher than the liquid level of the raw material melt in the outer crucible, so that the raw material melt and the outer crucible in the inner crucible are held. Separating the raw material melt from
After the single crystal pulling is started, the hole is placed at a position lower than the surface of the raw material melt in the outer crucible, and the raw material melt in the outer crucible is caused to flow into the inner crucible.
チョクラルスキー法による単結晶引き上げを行う単結晶製造装置であって、原料融液が充填されるルツボが、側面に孔が形成された内ルツボと外ルツボとからなる二重ルツボであり、内ルツボ内の原料融液から単結晶が引き上げられ、外ルツボ内の原料融液が、内ルツボ内に流入供給されるように構成されていることを特徴とする単結晶製造装置。   A single crystal manufacturing apparatus for pulling up a single crystal by the Czochralski method, wherein the crucible filled with the raw material melt is a double crucible composed of an inner crucible with a hole formed on a side surface and an outer crucible, An apparatus for producing a single crystal, wherein the single crystal is pulled up from the raw material melt in the crucible, and the raw material melt in the outer crucible is supplied and supplied into the inner crucible. 前記内ルツボと外ルツボとが、単結晶引き上げ軸方向に相対的に移動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項2記載の単結晶製造装置。   The single crystal manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the inner crucible and the outer crucible are configured to be relatively movable in a single crystal pulling axis direction. 前記内ルツボ内の上方に、前記内ルツボ内の原料融液表面を覆うように、反射板が設置されていることを特徴とする請求項2または請求項3記載の単結晶製造装置。   4. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 2, wherein a reflecting plate is installed above the inner crucible so as to cover the surface of the raw material melt in the inner crucible.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018527758A (en) * 2015-07-16 2018-09-20 フィジカルニ ウースタヴ アーヴェー チェーエル ヴェーヴェーイーFyzikalni Ustav Av Cr, V.V.I. Optical elements for making high-performance laser systems and their fabrication
CN111041553A (en) * 2019-12-04 2020-04-21 山东天岳先进材料科技有限公司 Crystal growth device and method
CN113981526A (en) * 2021-10-29 2022-01-28 安徽中科未来技术有限公司 Device and method for realizing crystal growth of Czochralski method with doping or component adjustment

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018527758A (en) * 2015-07-16 2018-09-20 フィジカルニ ウースタヴ アーヴェー チェーエル ヴェーヴェーイーFyzikalni Ustav Av Cr, V.V.I. Optical elements for making high-performance laser systems and their fabrication
CN111041553A (en) * 2019-12-04 2020-04-21 山东天岳先进材料科技有限公司 Crystal growth device and method
CN113981526A (en) * 2021-10-29 2022-01-28 安徽中科未来技术有限公司 Device and method for realizing crystal growth of Czochralski method with doping or component adjustment

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